Способ формирования полицидных структур

 

(191 И1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Н 01 L 2IЙ85

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ

ПО ИЗОИ ЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР.Й АВТОРСКОМУ СвидЕтельствм

) (46) 23.09.92. Бюл. 9 35 (21) 4314332/25 (22) 08.I0.87 (72) В.Г.Ерков, С.Ф.Девятова и И.А.Голод (53) 621.382(088.8) (56) Силициды тугоплавких металлов в технологии полупроводниковых при" боров и интегральных схем ОЭТ, ч. I и 2, сер. 2. Полупроводниковые приборы, 982, вып. 6(892) .

Электронная техника, 1980, сер. 6, вып.2 (I59), с. 34-40. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИЦИДНЫХ

СТРУКТУР (57) Изобретение относится к изготов,лению интегральных схем,в частности к способу изготовления Проводящей— двуслойной системы поликремний - силицид ме.талла (полицид) . Целью изобретения является улучшение качества полицидной структуры за счет повышеI

Изобретение относится к изготовлению интегральных схем, в частности к способу изготовления проводящей двуслойной системы поликремний-силицид металла (полицид).

Цель изобретения - улучшение качества структур за счет повыщения стабильности стехиометрии осаждаемо, го силицидного слоя, Суть данного способа Формирования полицидной структуры из газовой Фазы в реакторе пониженного давлении следующая. Обработанные пластины sat ðóжают в реактор, после чего его отка 1 ния стабильности cTezHoMeTpHtt осаадаемого силицндного слоя. Способ состоит в загрузке пластин в реактор, откачке реактора, последовательном. химическом осаждении иэ газовой

Фазы при пониженном давлении слоев поликремния с использованием силапа и силицнда металла или смеси сила а и хлорида металла н выгрузке пластин, При этом слои полнкремния и силицида металла осаждают из смеси силена нли хлорида кремния или хлорсилапа с галогенидами металлов. Слои поликремния и силицида осаждают при любом нэ следующих трех условии: Р„ > Р, при постоянных R и Т, или Т > Т при

П постоянных к и Р, илн и > R при пои стоянных Р и Т, где Р— давление в реакторе, Т - температура газовой смеси, R - отношение концентраций креминйсодержащего реагента к металлосодержащему реагенту. 1 ил. чивают. Далее в реактор подают смесь хлорида или Фторнда металла и реагента, содержащего кремний (снлан или хлорид кремния или дихлорсилан), при этом для выбранных температур в реакторе и соотношения реагентов в газовой смеси устанавливают в реакторе давление P„, при котором в реакционной зоне осаждается только поликремний, и осаждают слой поликремния требуемой толины. После оса 1ения слоя поликремния, не меняя соотношения реагентов и температуры в реакторе, давление в реакторе сни1584653 жяют да такого уровпя Р,, при котором в р,якциоиной зоне оеаждяетсл силицид металла требуемой топщицы. При иеобхадиеласти, чередул давленил Р д и Р 9 можно сформировать еЕЕЕогослойнун полицидную структуру. Г1асле осаждения полицидной структуры реактор заполнлюг инертным газом, разгерме Гизируют и выгружают пластины. Следует отйетить| 10

pGBнаценнасть параметров осаждения сло" ев паликремнил II силицида из газовой смеси (давления Рр температурЫ Т, соотношения pear ентои R) . Учи тывал, что полицидную структуру можно сфор- 15 ел!ровать при фиксированных значениях

Р, и подобрав такие зпачения Т„и T. при каторьЕх осаждается поликремний и силицпд металла; соответственна, или при фиксированных зпяченилх Р и Т 20 подобрать такие значения RÄ II 11 9 при которых также соответственно осяжда|от

Ееол19кре1!Еп1й и силицид металла. ЗпячеН Ея Р, Р, р R Rср Т, Т ПадбнраЛИ эх с!1е рпментяль1!а с 25

1!а чертеже приведены экспериментально определенньЕе изотермы давления реакторе кяк функций соотношения реагентов в газовой смеси (для конкретной иллюстрации взлты силан и 30 т е тря хло вид ти таня} .

Пя кривых I 3 приведены изотермы зависимости давлений Р„-P > v реакторе. от соотношения реагентов в газовой смеси прн 770 9 700 и 640 С саответ™ о

-венца. При давлениях 1 )Р )P в

1 реякц!!а!!ной зоне осаждаются слои дисиннцидя титана. При давлениях в

РеактoPe Рл )Р,е в РеакцеЕоЕЕной зоне растут слои толька поликремния. Од.- 410

hQIIo при дявле!ПЕлх Р Р 3 осаждать поликремний не имеет смысля, т.к. в этом случае поликремний начинает расти па зоне неравномерно. Из черте- жа видно, что с павьЕшеш!еы темпера- 415 туры гряе!ичные дявлени.р! асяжценил

; лаев уменьшяютсл. Возможны три ва.— рианта вырящеЕва!л!л нол!Ец!!дной структуры в едином технологическом процессе из газовой смеси, составленной 50 нз источников кремния и силицидообра". зующего металла одновременно измене" нием одного из параметров давления в реакторе Р, соотношения реагентов

R температуры в реакторе Т) ..Бсетри варианта в реаепЕзяции равноценны и лвллютсл тех!певческими эквивалентами. Силицидные слои осаждаются по це! IHoH9 разве 9 Бленному механизму р а слои паликреыЕвЕя за счет пиролизя кремнийсодержащего реагента, Этим определяются граничные значения параметров процессов, обеспечивающих формирование полицидной структуры.

КоЕ!кретные примеры осаждения полицидной структуры приведены ниже.

При моносилайе и тетрахлориде титана в качестве реагентов в газовой смеси полицидную структуру формировали прн следующих условиях..

0 ., К 51114

При Треакт= 640 Ср Т 4, Тi

Рл 9 мм рт. ст. — 9 асаждение поликремния, Р ". 6,5 мм рт.ст. — осаждение силицида, При Т „„,„.„= 770 С, 1л

Т4С л

:1

= 3 Р " "5 мм рт.ст. осаж

76, Р 4,9 мм рт.ст. Рр

Т1С1

3 мм рт,ст.

Зксперимеент, связанные с осажде1п ем силицида вольфрама из газовой смеси силяна и шестифтористого вольф"

1 рама, показывают, что условия осажде!еия дисилицидя вольфрама аналогич;вы зависимостям„ приведенным на чертеже, что позволяет сделать вывод об использовании фторидав металлов для формирования палициднай структуры с таким же успехом,, как и хлоридов металлов. Диапазон температур осаждения . полицидной структуры выбрали по сле" дующим соображениям. Осаждение полициднои структуры при температурах вьже 10006С нецелесообразно, т.к. высокие температуры могут пагубно влиять на формируемые интегральные схемы, Следует отметить, что при необходимости, в частности, чередуя давления Рл и Р можно растить многослойные полицидные структуры.

Слои поликремннл и силицида, полученные данным способом, имеют поликристаллическую структуру и гладкую морфологию поверхнаст!1, силицидные слои обладают стабильной стехиометри4653

Способ формирования полицидных структур, включающий нагрев реактора, загрузку пластин в реактор, откачку

12

Составитель Т, Скоморохова

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Т.Палий

Редактор Е. Федотов

Тн раж Подписное

Заказ 4059

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óçãîðîä, ул. Гагарина, 10t

1 58 ей и низким удельным сопротивлением.

Основные преимушества данного спо" соба:

- более стабильная стехиометрия осаждаемых силицидных слоев, соотньшение кремния и металла l,9-2,1;

» расширение температурного диапазона осаждения поликремния и формирования полицидной структуры 3501000 С, " отсутствие необходимости высокотемпературного отжига; — возможность использования больther î количества реагентов (фторидов) для получения полицидных структур, -,улучшение чистоты реактора и осаждаемых слоев из-за проведения загрузки и выгрузки пластин при продувке реактора инертным газом, что препятствует проникновению в него внешней атмосферы. Ф о р м у л а и s о б р е т е н н я реактора, последовательное химиче .ское осаждение из газовой фазы при пониженном давлении слоя полнкристал.

5 лического кремния н слоя силицида ме" талла, выгрузку пластин, о т л и ч аю шийся тей, что, с целью улучшения качества структур за счет повы-. шения стабильностн стехиометрни си" лицидного слоя, реактор нагревают до. температуры не выше 1000"С, слои поликристаллического кремния и силн" цида металла выращивают из газовой смеси, составленной из кремнийсодер" жащего компонента и галогенида ме" талла, при зтом предварительно определяют по изотермическим зависимостям давления,в реакторе от соотноше" ния кремнийсодержащего компонента и

20 галогениду металла области роста поликристаллического кремния и силицида металла, а последовательное осаждение слоев проводят управлением соотноше" иием реагентов при постоянном давле25 нии или давлением в реакторе при по" стоянном соотношении реагентов, ис" пользуя предварительно полученную зависимость,